ACS Appl. Bio Mater.:基于MXene（Ti3C2）的农药缓释增强害虫防治系统
一、文章概述
一种基于多功能纳米材料的农药输送系统为农药的有效利用提供了一个强有力的策略。作者在这里给我们介绍了一种二维MXene(ti3C2)纳米材料在农药输送和植物保护中的应用。选择选择阿维菌素(AV)，一种疏水、不稳定的杀虫剂作为模型杀虫剂。在文中作者的研究中，AV@ti3C2是通过AV在Ti3C2上的快速吸附而形成的，最大吸附能力为81.44%。与疏水AV相比，AV@Ti3C2的水溶性显著提高，有利于保证农药的生物活性。AV@Ti3c2纳米材料表现出pH响应的缓释放行为，克服了传统AV配方的爆发释放。此外，AV@Ti3C2在紫外线照射下具有良好的光稳定性，延长了AV的持续时间。因此，根据生物活性测定，AV@Ti3C2具有维持和增强的抗害虫活性。AV@Ti3C2的生物安全性令人满意，对玉米的萌发和生长无负面影响。目前的研究为害虫防治提供了一个潜在的候选材料，AV@Ti3C2也拓宽了2DMXene材料在植物保护和可持续农业中的应用。
二、图文导读
图1.Ti3c2的合成及其在房室输送和害虫防治中的应用示意图。
通过快速吸附有效地加载在ti3C2上，形成均匀稳定的AV@ti3C2纳米配方。与AV的快速损失不同，AV@ti3c2表现出ph反应释放行为。此外，AV@Ti3C2在紫外光下的稳定性显著提高，进一步保证了其长期活性。因此，AV@Ti3C2在喷洒后14天表现出增强的抗虫活性。
图2.MXene的结构扫描图。
上图中，(a)Ti3AlC2，(b)大块Ti3C2的电镜图像。(c)ti3c2纳米片的透射电镜图像。(d)Ti3C2纳米片的Zeta电位。在HF蚀刻之前，Ti3AlC2呈现出致密的堆叠层。从Ti3AlC2中去除Al层后，Ti3C2体的结构变得蓬松，这类似于一个打开的手风琴。在强超声处理下，将手风琴样结构剥离成二维MXene相Ti3C2纳米片。
图3.Ti3C2和Ti3AlC2的结构表征图。
上图中，(a)ti3C2和ti3AlC2的XRD光谱。(b)ti3c2的XPS测量光谱。高分辨率XPS光谱(c)ti2p.(d)C1s.(e)O1s.(f)F1s.
图4.AV、Ti3C2材料性能结构表征图。
如图4所示，AV@Ti3C2的zeta电势值约为−23.1mV。表面负电荷和静电斥力也有助于农药负载MXene的稳定性。在图4a中，我们可以看到在245nm处，AV@ti3C2中出现了一个强峰，进一步证明了AV已经成功地加载在ti3C2纳米载体上。FTIR光谱如图4b所示。4c中，将AV加载到Ti3C2上后，在AV@Ti3C2中出现了AV和Ti3C2的特征峰。
图5.pH反应释放行为图。
(a)游离AV和AV@Ti3C2的释放曲线。(b)不同pH值下AV@Ti3C2的释放曲线。(c)科斯迈耶模型。(d)通口模型。
三、全文总结
综上所述，在本研究中，作者成功地构建了一种AV@ti3c2纳米杀虫剂的PH响应释放和持续的害虫防治。通过对AV在Ti3C2纳米片上的快速吸附，由此形成的AV@Ti3C2具有更好的水溶性和稳定性。AV@Ti3C2的可控释放性能和增强的抗紫外性能有助于其长期活性，从而减少农药的用量和喷洒时间。此外AV@Ti3C2具有良好的生物安全性，对种子萌发和幼苗生长无副作用。因此，典型的MXene纳米材料Ti3C2将在害虫防治和现代农业中具有广泛的应用。
文章链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsabm.1c00607
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